JP7333206B2 - Optical element and optical transmission system - Google Patents

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Description

本開示は、光学素子及び光伝送システムに関する。 The present disclosure relates to optical elements and optical transmission systems.

特許文献１には、光ファイバーを介して伝送される複数の波長の光を分波する光合分波部品が開示されている。特許文献１の光合分波部品においては、光路の途中で光学フィルタが第１波長と第２波長の光を透過し、第３波長の光を反射して、複数の波長の光を複数のコアへ送る。 Patent Literature 1 discloses an optical multiplexing/demultiplexing component that demultiplexes light of a plurality of wavelengths transmitted via an optical fiber. In the optical multiplexing/demultiplexing component of Patent Document 1, an optical filter transmits light of a first wavelength and a second wavelength in the middle of an optical path, reflects light of a third wavelength, and transmits light of a plurality of wavelengths to a plurality of cores. send to

特開２０１３－２２５０１０号公報JP 2013-225010 A

光ファイバーを介して光を伝送する場合、光を効率的に伝送できることが望ましい。 When transmitting light through optical fibers, it is desirable to be able to transmit the light efficiently.

本開示は、高効率な光伝送が可能な光学部品及び光給電システムを提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an optical component and an optical power supply system capable of highly efficient optical transmission.

本開示の光学素子は、コアと、前記コアの周囲に位置する第１クラッドと、前記第１クラッドの周囲に位置する第２クラッドとを有する光ファイバーにおける給電光の出射側である一端に対向して配置される光学素子であって、
前記コアに対応する位置に配置される第１集光レンズと、
前記第１集光レンズの周囲でかつ前記第１クラッドに対応する位置に配置される複数の第２集光レンズと、
を備え、
前記複数の第２集光レンズの各々は、前記第１集光レンズの径よりも小さい径を有し、
前記複数の第２集光レンズは、前記光学素子の正面視において、前記第１集光レンズを複数周囲むように位置する。 The optical element of the present disclosure is an optical fiber having a core, a first clad positioned around the core, and a second clad positioned around the first clad. an optical element arranged at
a first condenser lens arranged at a position corresponding to the core;
a plurality of second condenser lenses arranged around the first condenser lens and at positions corresponding to the first clad;
with
each of the plurality of second condenser lenses has a smaller diameter than the diameter of the first condenser lens,
The plurality of second condenser lenses are positioned so as to surround a plurality of the first condenser lenses when the optical element is viewed from the front .

本開示の光伝送システムは、コアと、前記コアの周囲に位置する第１クラッドと、前記第１クラッドの周囲に位置する第２クラッドとを有する光ファイバーを介して、信号光と給電光とを伝送する光伝送システムであって、
前記光ファイバーにおける前記給電光の出射側である出力端に対向する光学素子を備え、
前記光学素子は、
コアと、前記コアの周囲に位置する第１クラッドと、前記第１クラッドの周囲に位置する第２クラッドとを有する光ファイバーにおける給電光の出射側である一端に対向して配置される光学素子であって、
前記コアに対応する位置に配置される第１集光レンズと、
前記第１集光レンズの周囲でかつ前記第１クラッドに対応する位置に配置される複数の第２集光レンズと、
を有する。 An optical transmission system of the present disclosure transmits signal light and feeding light through an optical fiber having a core, a first clad positioned around the core, and a second clad positioned around the first clad. An optical transmission system that transmits
An optical element facing the output end of the optical fiber, which is the output side of the feeding light ,
The optical element is
An optical element arranged to face one end of an optical fiber having a core, a first clad positioned around the core, and a second clad positioned around the first clad, which is the output side of the feeding light. There is
a first condenser lens arranged at a position corresponding to the core;
a plurality of second condenser lenses arranged around the first condenser lens and at positions corresponding to the first clad;
have

本開示によれば、高効率な光伝送が可能な光学素子及び光給電システムを提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an optical element and an optical power supply system capable of highly efficient optical transmission.

実施形態の光ファイバー給電システムを示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an optical fiber feeding system of an embodiment; FIG. 図１の光学素子を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing the optical element of FIG. 1; 図１の光学素子及びその周辺を示す図である。It is a figure which shows the optical element of FIG. 1, and its periphery. 光学素子の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of an optical element.

以下、本開示の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、実施形態の光ファイバー給電システムを示す構成図である。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical fiber feeding system according to an embodiment.

図１に示すように本実施形態の光ファイバー給電（PoF: Power over Fiber）システム１は、光ファイバー２５０を介した給電と光通信とを行う光伝送システムである。光ファイバー給電システム１は、給電装置（PSE: Power Sourcing Equipment）１１０を含む第１のデータ通信装置１００と、光ファイバーケーブル２００と、受電装置（PD: Powered Device）３１０を含む第２のデータ通信装置３００とを備える。さらに、光ファイバー給電システム１は、光学素子３６０を備える。光学素子３６０は、第２のデータ通信装置３００に含まれてもよい。 As shown in FIG. 1, an optical fiber power supply (PoF: Power over Fiber) system 1 of this embodiment is an optical transmission system that performs power supply and optical communication via an optical fiber 250 . The optical fiber power supply system 1 includes a first data communication device 100 including a power sourcing equipment (PSE) 110, an optical fiber cable 200, and a second data communication device 300 including a power receiving device (PD) 310. and Furthermore, the fiber optic feeding system 1 comprises an optical element 360 . Optical element 360 may be included in second data communication device 300 .

給電装置１１０は、給電用半導体レーザー１１１を含む。第１のデータ通信装置１００は、給電装置１１０のほか、データ通信を行う発信部１２０と、受信部１３０とを含む。第１のデータ通信装置１００は、データ端末装置（DTEP: Date Terminal Equipment）、中継器（Repeater）等に相当する。発信部１２０は、信号用半導体レーザー１２１と、モジュレーター１２２とを含む。受信部１３０は、信号用フォトダイオード１３１を含む。 The power supply device 110 includes a power supply semiconductor laser 111 . The first data communication device 100 includes a power supply device 110, a transmission unit 120 that performs data communication, and a reception unit . The first data communication device 100 corresponds to a data terminal equipment (DTEP: Date Terminal Equipment), a repeater, or the like. The transmitter 120 includes a signal semiconductor laser 121 and a modulator 122 . The receiver 130 includes a signal photodiode 131 .

光ファイバーケーブル２００は、光ファイバー２５０を含む。光ファイバー２５０は、信号光の伝送路を形成するコア２１０と、コア２１０の周囲に配置され、給電光の伝送路を形成するクラッド（第１クラッドに相当）２２０と、クラッド２２０の周囲に配置される外クラッド２２５（第２クラッドに相当）とを有する。 Fiber optic cable 200 includes optical fibers 250 . The optical fiber 250 includes a core 210 forming a signal light transmission path, a clad (corresponding to a first clad) 220 arranged around the core 210 and forming a power supply light transmission line, and around the clad 220. and an outer clad 225 (corresponding to a second clad).

受電装置３１０は、光電変換素子３１１を含む。第２のデータ通信装置３００は、受電装置３１０のほか、発信部３２０と、受信部３３０と、データ処理ユニット３４０とを含む。第２のデータ通信装置３００は、パワーエンドステーション（Power End Station）等に相当する。発信部３２０は、信号用半導体レーザー３２１と、モジュレーター３２２とを含む。受信部３３０は、信号用フォトダイオード３３１を含む。データ処理ユニット３４０は、受信した信号を処理するユニットである。また、第２のデータ通信装置３００は、通信ネットワークにおけるノードである。または、第２のデータ通信装置３００は、他のノードと通信するノードでもよい。 A power receiving device 310 includes a photoelectric conversion element 311 . Second data communication device 300 includes power receiving device 310 as well as transmitting section 320 , receiving section 330 and data processing unit 340 . The second data communication device 300 corresponds to a power end station or the like. The transmitter 320 includes a signal semiconductor laser 321 and a modulator 322 . The receiver 330 includes a signal photodiode 331 . The data processing unit 340 is a unit that processes the received signal. Also, the second data communication device 300 is a node in the communication network. Alternatively, the second data communication device 300 may be a node that communicates with other nodes.

第１のデータ通信装置１００は電源に接続され、給電用半導体レーザー１１１、信号用半導体レーザー１２１と、モジュレーター１２２、信号用フォトダイオード１３１等が電気駆動される。また、第１のデータ通信装置１００は、通信ネットワークにおけるノードである。または、第１のデータ通信装置１００は、他のノードと通信するノードでもよい。 The first data communication device 100 is connected to a power source, and the power supply semiconductor laser 111, signal semiconductor laser 121, modulator 122, signal photodiode 131, etc. are electrically driven. Also, the first data communication device 100 is a node in the communication network. Alternatively, first data communication device 100 may be a node that communicates with other nodes.

給電用半導体レーザー１１１は、上記電源からの電力によりレーザー発振して給電光１１２を出力する。 The power supply semiconductor laser 111 oscillates with power from the power supply and outputs power supply light 112 .

光電変換素子３１１は、光ファイバーケーブル２００を通して伝送されてきた給電光１１２を電力に変換する。光電変換素子３１１により変換された電力は、発信部３２０、受信部３３０及びデータ処理ユニット３４０の駆動電力、その他の第２のデータ通信装置３００内で必要となる駆動電力とされる。さらに、第２のデータ通信装置３００は、光電変換素子３１１により変換された電力を外部機器用に出力可能とされていてもよい。 The photoelectric conversion element 311 converts the feeding light 112 transmitted through the optical fiber cable 200 into electric power. The power converted by the photoelectric conversion element 311 is used as driving power for the transmitting section 320 , the receiving section 330 and the data processing unit 340 , and other driving power required in the second data communication device 300 . Furthermore, the second data communication device 300 may be capable of outputting the power converted by the photoelectric conversion element 311 for external equipment.

給電用半導体レーザー１１１及び光電変換素子３１１の光‐電気間の変換効果を奏する半導体領域を構成する半導体材料が５００ｎｍ以下の短波長のレーザー波長をもった半導体とされる。短波長のレーザー波長をもった半導体は、バンドギャップが大きく光電変換効率が高いので、光給電の発電側及び受電側における光電変換効率が向上され、光給電効率が向上する。 The semiconductor material constituting the semiconductor region that produces the light-electricity conversion effect of the power supply semiconductor laser 111 and the photoelectric conversion element 311 is a semiconductor having a short laser wavelength of 500 nm or less. A semiconductor having a short laser wavelength has a large bandgap and high photoelectric conversion efficiency, so that the photoelectric conversion efficiency is improved on the power generation side and the power receiving side of optical power supply, and the optical power supply efficiency is improved.

そのためには、同半導体材料として、例えば、ダイヤモンド、酸化ガリウム、窒化アルミニウム、ＧａＮ等、レーザー波長（基本波）が２００～５００ｎｍのレーザー媒体の半導体材料を用いてもよい。また、同半導体材料として、２．４ｅＶ以上のバンドギャップを有した半導体が適用される。例えば、ダイヤモンド、酸化ガリウム、窒化アルミニウム、ＧａＮ等、バンドギャップ２．４～６．２ｅＶのレーザー媒体の半導体材料を用いてもよい。 For this purpose, a semiconductor material of a laser medium having a laser wavelength (fundamental wave) of 200 to 500 nm, such as diamond, gallium oxide, aluminum nitride, or GaN, may be used as the semiconductor material. As the semiconductor material, a semiconductor having a bandgap of 2.4 eV or more is applied. For example, a laser medium semiconductor material with a bandgap of 2.4 to 6.2 eV, such as diamond, gallium oxide, aluminum nitride, or GaN, may be used.

なお、レーザー光は長波長ほど伝送効率が良く、短波長ほど光電変換効率が良い傾向にある。したがって、長距離伝送の場合には、レーザー波長（基本波）が５００ｎｍより大きいレーザー媒体の半導体材料を用いてもよい。また、光電変換効率を優先する場合には
、レーザー波長（基本波）が２００ｎｍより小さいレーザー媒体の半導体材料を用いてもよい。 Note that the longer the wavelength of the laser light, the better the transmission efficiency, and the shorter the wavelength, the better the photoelectric conversion efficiency. Therefore, in the case of long-distance transmission, a laser medium semiconductor material with a laser wavelength (fundamental wave) of greater than 500 nm may be used. Moreover, when the photoelectric conversion efficiency is prioritized, a semiconductor material for a laser medium having a laser wavelength (fundamental wave) of less than 200 nm may be used.

これらの半導体材料は、給電用半導体レーザー１１１及び光電変換素子３１１のいずれか一方に適用してもよい。給電側又は受電側における光電変換効率が向上され、光給電効率が向上する。 These semiconductor materials may be applied to either the power supply semiconductor laser 111 or the photoelectric conversion element 311 . The photoelectric conversion efficiency on the power feeding side or the power receiving side is improved, and the optical power feeding efficiency is improved.

発信部１２０のモジュレーター１２２は、信号用半導体レーザー１２１からのレーザー光１２３を送信データ１２４に基づき変調して信号光１２５として出力する。 The modulator 122 of the transmission unit 120 modulates the laser light 123 from the signal semiconductor laser 121 based on the transmission data 124 and outputs it as the signal light 125 .

受信部３３０の信号用フォトダイオード３３１は、光ファイバーケーブル２００を通して伝送されてきた信号光１２５を電気信号に復調し、データ処理ユニット３４０に出力する。データ処理ユニット３４０は、当該電気信号によるデータをノードに送信し、その一方で当該ノードからデータを受信し、送信データ３２４としてモジュレーター３２２に出力する。 The signal photodiode 331 of the receiver 330 demodulates the signal light 125 transmitted through the optical fiber cable 200 into an electrical signal and outputs the electrical signal to the data processing unit 340 . The data processing unit 340 transmits data in the electrical signal to the node, while receiving data from the node and outputting it as transmitted data 324 to the modulator 322 .

発信部３２０のモジュレーター３２２は、信号用半導体レーザー３２１からのレーザー光３２３を送信データ３２４に基づき変調して信号光３２５として出力する。 A modulator 322 of a transmission section 320 modulates a laser beam 323 from a signal semiconductor laser 321 based on transmission data 324 and outputs it as a signal beam 325 .

受信部１３０の信号用フォトダイオード１３１は、光ファイバーケーブル２００を通して伝送されてきた信号光３２５を電気信号に復調し出力する。当該電気信号によるデータがノードに送信され、その一方で当該ノードからデータが送信データ１２４とされる。 The signal photodiode 131 of the receiver 130 demodulates the signal light 325 transmitted through the optical fiber cable 200 into an electric signal and outputs the electric signal. Data in the electrical signal is transmitted to the node, while data from the node is transmitted data 124 .

第１のデータ通信装置１００からの給電光１１２及び信号光１２５が、光ファイバーケーブル２００の一端２０１に入力され、給電光１１２はクラッド２２０を伝搬し、信号光１２５はコア２１０を伝搬し、他端２０２から第２のデータ通信装置３００に出力される。 Feeding light 112 and signal light 125 from the first data communication device 100 are input to one end 201 of the optical fiber cable 200, the feeding light 112 propagates through the clad 220, the signal light 125 propagates through the core 210, and the other end 202 to the second data communication device 300 .

第２のデータ通信装置３００からの信号光３２５が、光ファイバーケーブル２００の他端２０２に入力され、コア２１０を伝搬し、一端２０１から第１のデータ通信装置１００に出力される。 Signal light 325 from second data communication device 300 is input to other end 202 of optical fiber cable 200 , propagates through core 210 , and is output from one end 201 to first data communication device 100 .

＜光学素子＞
図２は、図１の光学素子を示す正面図である。図３は、図１の光学素子及びその周辺を示す図である。光学素子３６０は、光ファイバー２５０の出力端面に対向し、光ファイバー２５０から出力される信号光１２５と給電光１１２とに分ける。光学素子３６０は、光を透過する平板状の基体３６１と、第１集光レンズ３６２と、複数の第２集光レンズ３６３とを含んだレンズ集合体３６５を備える。 <Optical element>
2 is a front view showing the optical element of FIG. 1. FIG. FIG. 3 is a diagram showing the optical element of FIG. 1 and its surroundings. The optical element 360 faces the output end face of the optical fiber 250 and separates the signal light 125 and the feeding light 112 output from the optical fiber 250 . The optical element 360 includes a lens assembly 365 including a plate-like substrate 361 that transmits light, a first condenser lens 362 and a plurality of second condenser lenses 363 .

第１集光レンズ３６２及び複数の第２集光レンズ３６３の各々は、片方に凸面を有する平凸レンズであり、平らな方が基体３６１に結合されていてもよい。第２集光レンズ３６３の径Ｌ２は、第１集光レンズ３６２の径Ｌ１よりも小さい。複数の第２集光レンズ３６３は、互いに同一の径Ｌ２を有してもよいし、幾つかが異なる径を有してもよい。 Each of the first condenser lens 362 and the plurality of second condenser lenses 363 is a plano-convex lens having a convex surface on one side, and the flat side may be coupled to the substrate 361 . The diameter L2 of the second condenser lens 363 is smaller than the diameter L1 of the first condenser lens 362 . The plurality of second condenser lenses 363 may have the same diameter L2, or some may have different diameters.

第１集光レンズ３６２は、光ファイバー２５０のコア２１０に対応する位置に配置される。複数の第２集光レンズ３６３は、クラッド２２０に対応する位置に配置される。コア２１０に対応する位置とは、コア２１０から出力されたレーザー光が伝搬する位置に相当する。クラッド２２０に対応する位置とは、クラッド２２０から出力されたレーザー光が伝搬する位置に相当する。 The first condenser lens 362 is arranged at a position corresponding to the core 210 of the optical fiber 250 . A plurality of second condenser lenses 363 are arranged at positions corresponding to the clad 220 . The position corresponding to the core 210 corresponds to the position where the laser light output from the core 210 propagates. The position corresponding to the clad 220 corresponds to the position where the laser light output from the clad 220 propagates.

複数の第２集光レンズ３６３は、密に並んでいる。例えば、複数の第２集光レンズ３６３はハニカム配列されている。複数の第２集光レンズ３６３の各々は、第１集光レンズ３６２のレンズ軸の方向から見て円形であってもよい。円のハニカム配列とは、複数の正六角形を仮想した場合に、円が複数の正六角形の各内接円となる配列を意味する。このような配置により、第１集光レンズ３６２を中心とする径方向及び周方向に複数の第２集光レンズ３６３が密に並んだ構成が実現される。 The multiple second condenser lenses 363 are densely arranged. For example, the plurality of second condenser lenses 363 are arranged in a honeycomb pattern. Each of the plurality of second condenser lenses 363 may be circular when viewed from the direction of the lens axis of the first condenser lens 362 . The honeycomb arrangement of circles means an arrangement in which, when a plurality of regular hexagons are assumed, the circles are the inscribed circles of the plurality of regular hexagons. Such an arrangement realizes a configuration in which a plurality of second condenser lenses 363 are densely arranged in the radial direction and the circumferential direction centering on the first condenser lens 362 .

図３に示すように、信号用フォトダイオード３３１は、第１集光レンズ３６２の軸方向で、信号光１２５が集光される位置に配置される。受電装置３１０の光電変換素子３１１は、複数の第２集光レンズ３６３が給電光１１２を集光する位置に配置される。光電変換素子３１１は、複数に分割され、信号用フォトダイオード３３１の周囲に分散配置されてもよい。複数の第２集光レンズ３６３それぞれのレンズ軸の方向は、分散配置された複数の光電変換素子３１１に給電光１１２を集めるよう、各第２集光レンズ３６３の周方向及び径方向の配置に応じて異なる方向であってもよい。 As shown in FIG. 3, the signal photodiode 331 is arranged at a position where the signal light 125 is condensed in the axial direction of the first condenser lens 362 . The photoelectric conversion element 311 of the power receiving device 310 is arranged at a position where the plurality of second condenser lenses 363 converge the feeding light 112 . The photoelectric conversion element 311 may be divided into a plurality of parts and distributed around the signal photodiode 331 . The directions of the lens axes of the plurality of second condenser lenses 363 are arranged in the circumferential direction and the radial direction of the second condenser lenses 363 so that the feeding light 112 is collected on the plurality of photoelectric conversion elements 311 dispersedly arranged. It may be in a different direction accordingly.

なお、光学素子３６０が分けた信号光１２５を、光ファイバー２５０とは異なる第２の光ファイバーを介して信号用フォトダイオード３３１まで導く構成が採用されてもよい。この場合、図３の信号用フォトダイオード３３１の位置に第２の光ファイバーの入力面が配置されてもよい。同様に、光学素子３６０が分けた給電光１１２を、光ファイバー２５０とは異なる第３の光ファイバーを介して光電変換素子３１１まで導く構成が採用されてもよい。この場合、図３の光電変換素子３１１の位置に第３の光ファイバーの入力面が配置されてもよい。 A configuration may be adopted in which the signal light 125 split by the optical element 360 is guided to the signal photodiode 331 via a second optical fiber different from the optical fiber 250 . In this case, the input face of the second optical fiber may be arranged at the position of the signal photodiode 331 in FIG. Similarly, a configuration may be adopted in which the feeding light 112 split by the optical element 360 is guided to the photoelectric conversion element 311 via a third optical fiber different from the optical fiber 250 . In this case, the input surface of the third optical fiber may be arranged at the position of the photoelectric conversion element 311 in FIG.

第１集光レンズ３６２及び複数の第２集光レンズ３６３は、例えばナノインプリント技術を用いて形成することができる。ナノインプリント技術とは、対象形状が凹凸反転して形成されたモールドを、被成形材料である樹脂に押し付け、対象形状を転写する技術である。光学素子３６０の第１集光レンズ３６２及び複数の第２集光レンズ３６３は、その他、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）加工技術、あるいは、金型成形など、様々な技術を用いて形成してもよい。 The first condenser lens 362 and the plurality of second condenser lenses 363 can be formed using nanoimprint technology, for example. The nanoimprint technology is a technique of transferring a target shape by pressing a mold, which is formed by reversing the concave and convex portions of the target shape, against a resin that is a material to be molded. The first condenser lens 362 and the plurality of second condenser lenses 363 of the optical element 360 may be formed using various techniques such as MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) processing technique or mold molding. good.

＜光学素子の作用＞
第１のデータ通信装置１００から入力された給電光１１２及び信号光１２５は、互いの波長が異なり、それぞれ光ファイバー２５０のコア２１０とクラッド２２０とを伝搬する。他端２０２において、光ファイバー２５０のコア２１０から出力された信号光１２５は、光学素子３６０の第１集光レンズ３６２を通過し、信号用フォトダイオード３３１に集光される。クラッド２２０から出力された給電光１１２は、多くが複数の第２集光レンズ３６３のいずれかを通過し、光電変換素子３１１に集光される。複数の第２集光レンズ３６３の隙間を通過する給電光１１２の一部は、光電変換素子３１１に入力しない。しかし、クラッド２２０の端面の面積に対して複数の第２集光レンズ３６３の隙間の面積の割合は少ない。したがって、クラッド２２０から出力された給電光１１２のうち、光電変換素子３１１から外れる割合は少なく、高効率な光伝送及び高効率な光電変換が実現される。 <Action of Optical Element>
The feeding light 112 and the signal light 125 input from the first data communication device 100 have different wavelengths and propagate through the core 210 and clad 220 of the optical fiber 250, respectively. At the other end 202 , the signal light 125 output from the core 210 of the optical fiber 250 passes through the first condenser lens 362 of the optical element 360 and is focused on the signal photodiode 331 . Most of the feeding light 112 output from the clad 220 passes through one of the plurality of second condenser lenses 363 and is condensed on the photoelectric conversion element 311 . Part of the feeding light 112 passing through the gaps between the plurality of second condenser lenses 363 does not enter the photoelectric conversion element 311 . However, the ratio of the area of the gaps between the plurality of second condenser lenses 363 to the area of the end surface of the clad 220 is small. Therefore, a small proportion of the feeding light 112 output from the clad 220 deviates from the photoelectric conversion element 311, and highly efficient optical transmission and highly efficient photoelectric conversion are realized.

第２のデータ通信装置３００から出力される信号光３２５は、第１集光レンズ３６２を通過して光ファイバー２５０のコア２１０へ送られる。 Signal light 325 output from second data communication device 300 passes through first condenser lens 362 and is sent to core 210 of optical fiber 250 .

以上のように、本実施形態の光学素子３６０によれば、コア２１０に対応する位置に配置された第１集光レンズ３６２と、クラッド２２０に対応する位置に配置された複数の第２集光レンズ３６３とを有する。したがって、第１集光レンズ３６２と第２集光レンズ３６３とにより、少ない損失で給電光１１２と信号光１２５とを分けることができる。 As described above, according to the optical element 360 of the present embodiment, the first condenser lens 362 arranged at the position corresponding to the core 210 and the plurality of second condenser lenses arranged at the position corresponding to the clad 220 and a lens 363 . Therefore, the first condenser lens 362 and the second condenser lens 363 can separate the feeding light 112 and the signal light 125 with little loss.

さらに、本実施形態の光学素子３６０によれば、第２集光レンズ３６３の径が第１集光レンズ３６２の径よりも小さい。しだかって、第２集光レンズ３６３を密に配置することができ、給電光１１２の損失をより低減できる。 Furthermore, according to the optical element 360 of this embodiment, the diameter of the second condenser lens 363 is smaller than the diameter of the first condenser lens 362 . Consequently, the second condenser lenses 363 can be densely arranged, and the loss of the feeding light 112 can be further reduced.

さらに、本実施形態の光学素子３６０によれば、複数の第２集光レンズ３６３が例えばハニカム配列等により密に配置されているので、給電光１１２の損失がより低減される。 Furthermore, according to the optical element 360 of the present embodiment, the plurality of second condenser lenses 363 are densely arranged, for example, in a honeycomb arrangement, so the loss of the fed light 112 is further reduced.

さらに、本実施形態の光学素子３６０によれば、基体３６１と、基体３６１に結合された第１集光レンズ３６２及び複数の第２集光レンズ３６３とを有するレンズ集合体３６５を備える。したがって、光学素子３６０の取扱い容易性が向上する。 Furthermore, according to the optical element 360 of the present embodiment, the lens assembly 365 is provided with the base 361 and the first condenser lens 362 and the plurality of second condenser lenses 363 coupled to the base 361 . Therefore, the ease of handling of the optical element 360 is improved.

本実施形態の光ファイバー給電システム１によれば、上述の作用効果が得られる光学素子３６０が光ファイバー２５０の出力端面に対向しているので、信号光１２５及び給電光１１２の高効率な伝送を実現できる。 According to the optical fiber feeding system 1 of the present embodiment, since the optical element 360 that provides the above effects is opposed to the output end face of the optical fiber 250, highly efficient transmission of the signal light 125 and the feeding light 112 can be realized. .

（変形例）
図４は、光学素子の変形例を示す図である。光学素子３６０は、レンズ集合体３６５と、レンズ集合体３６５の光ファイバー２５０に近い方に配置される光ファイバー側光学素子３６７とを備えていてもよい。 (Modification)
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the optical element. The optical element 360 may comprise a lens assembly 365 and an optical fiber side optical element 367 positioned on the lens assembly 365 closer to the optical fiber 250 .

光ファイバー側光学素子３６７は、屈折率調整部、反射防止部又はこれら両方の機能を備える。屈折率調整部としての機能は、例えば、光ファイバー２５０の出力端面から出力されるレーザー光の広がり角を調整する両凸レンズ、平凸レンズ、フルネルレンズ、非球面レンズ、平面レンズなどにより実現されてもよい。反射防止部としての機能は、反射防止のコーティングにより実現されてもよい。あるいは、反射防止部としての機能は、光ファイバー側光学素子３６７の入力端面と光ファイバー２５０の出力端面とに同一方向の傾斜が形成されることで実現されてもよい。 The optical fiber side optical element 367 has a function of a refractive index adjuster, an antireflection part, or both. The function of the refractive index adjusting section may be realized by, for example, a biconvex lens, a plano-convex lens, a Fresnel lens, an aspherical lens, a planar lens, etc. that adjust the divergence angle of the laser light output from the output end face of the optical fiber 250. good. The function as an antireflection part may be realized by an antireflection coating. Alternatively, the function as an antireflection section may be realized by forming an inclination in the same direction on the input end surface of the optical fiber side optical element 367 and the output end surface of the optical fiber 250 .

なお、図４では、光ファイバー側光学素子３６７とレンズ集合体３６５とを別構成とした例を示したが、光ファイバー側光学素子３６７とレンズ集合体３６５とは一体化されてもよい。 Although FIG. 4 shows an example in which the optical fiber side optical element 367 and the lens assembly 365 are configured separately, the optical fiber side optical element 367 and the lens assembly 365 may be integrated.

以上のように、変形例の光学素子３６０によれば、光ファイバー側光学素子３６７の屈折率調整部としての機能、反射防止部としての機能、又はこれら両方により、信号光１２５及び給電光１１２の伝送効率をより向上できる。 As described above, according to the optical element 360 of the modified example, the transmission of the signal light 125 and the feeding light 112 is achieved by the function of the optical fiber side optical element 367 as a refractive index adjustment section, a function as an anti-reflection section, or both. Efficiency can be improved.

以上、実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られるものでない。例えば、上記実施形態では、第１集光レンズと第２集光レンズとを平凸レンズとした例を示したが、これらは両凸レンズ、メニスカスレンズなど、集光作用が得られる種々のレンズであってもよい。複数の第２集光レンズは、レンズ軸方向から見て円形に限られず、例えば六角形状など、その他の形状であってもよい。また、上記実施形態では、第１集光レンズ及び複数の第２集光レンズが平板状の基体と結合した例を示したが、例えば第１集光レンズ及び複数の第２集光レンズの各縁部が接着されて互いに支持及び固定される構造など、様々な支持構造が適用されてもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The embodiment has been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above-described embodiment, the first condenser lens and the second condenser lens are plano-convex lenses. may The plurality of second condenser lenses is not limited to a circular shape when viewed from the lens axial direction, and may have other shapes such as a hexagonal shape. Further, in the above-described embodiment, an example in which the first condenser lens and the plurality of second condenser lenses are coupled to the flat substrate is shown. Various support structures may be applied, such as structures where the edges are glued to support and secure each other. Other details shown in the embodiments can be changed as appropriate without departing from the scope of the invention.

１ 光ファイバー給電システム（光伝送システム）
１００ 第１のデータ通信装置
１１０ 給電装置
１１１ 給電用半導体レーザー
１１２ 給電光
１２０ 発信部
１２５ 信号光
１３０ 受信部
２００ 光ファイバーケーブル
２１０ コア
２２０ クラッド（第１クラッド）
２２５ 外クラッド（第２クラッド）
２５０ 光ファイバー
３００ 第２のデータ通信装置
３１０ 受電装置
３１１ 光電変換素子
３２０ 発信部
３２５ 信号光
３３０ 受信部
３３１ 信号用フォトダイオード
３６０ 光学素子
３６１ 基体
３６２ 第１集光レンズ
３６３ 第２集光レンズ
３６５ レンズ集合体
３６７ 光ファイバー側光学素子（屈折率調整部、反射防止部） 1 Optical fiber power supply system (optical transmission system)
100 First data communication device 110 Power supply device 111 Power supply semiconductor laser 112 Power supply light 120 Transmitter 125 Signal light 130 Receiver 200 Optical fiber cable 210 Core 220 Cladding (first clad)
225 outer cladding (second cladding)
250 optical fiber 300 second data communication device 310 power receiving device 311 photoelectric conversion element 320 transmitter 325 signal light 330 receiver 331 signal photodiode 360 optical element 361 substrate 362 first condenser lens 363 second condenser lens 365 lens assembly Body 367 optical fiber side optical element (refractive index adjustment part, antireflection part)

Claims (7)

コアと、前記コアの周囲に位置する第１クラッドと、前記第１クラッドの周囲に位置する第２クラッドとを有する光ファイバーにおける給電光の出射側である一端に対向して配置される光学素子であって、
前記コアに対応する位置に配置される第１集光レンズと、
前記第１集光レンズの周囲でかつ前記第１クラッドに対応する位置に配置される複数の第２集光レンズと、
を備え、
前記複数の第２集光レンズの各々は、前記第１集光レンズの径よりも小さい径を有し、
前記複数の第２集光レンズは、前記光学素子の正面視において、前記第１集光レンズを複数周囲むように位置する、
光学素子。 An optical element arranged to face one end of an optical fiber having a core, a first clad positioned around the core, and a second clad positioned around the first clad, which is the output side of the feeding light. There is
a first condenser lens arranged at a position corresponding to the core;
a plurality of second condenser lenses arranged around the first condenser lens and at positions corresponding to the first clad;
with
each of the plurality of second condenser lenses has a smaller diameter than the diameter of the first condenser lens,
The plurality of second condenser lenses are positioned so as to surround a plurality of the first condenser lenses in a front view of the optical element ,
optical element. 前記光学素子の正面視における前記第１集光レンズを中心とした何れの径方向においても、前記第１集光レンズと前記光学素子の一方の縁部との間に複数の前記第２集光レンズが位置している、
請求項１記載の光学素子。 In any radial direction centering on the first condenser lens in a front view of the optical element, a plurality of the second condenser lenses are provided between the first condenser lens and one edge of the optical element. the lens is located
The optical element according to claim 1. 前記複数の第２集光レンズが密に並んでいる、
請求項１又は請求項２に記載の光学素子。 The plurality of second condenser lenses are densely arranged,
The optical element according to claim 1 or 2. 光を透過する平板状の基体を備え、
前記第１集光レンズと前記複数の第２集光レンズは、片方に凸面を有する平凸レンズであり、
前記第１集光レンズと前記複数の第２集光レンズとが前記基体に結合されている、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学素子。 Equipped with a flat substrate that transmits light,
The first condenser lens and the plurality of second condenser lenses are plano-convex lenses having a convex surface on one side,
wherein the first condensing lens and the plurality of second condensing lenses are coupled to the base;
The optical element according to any one of claims 1 to 3. 前記第１集光レンズ及び複数の第２集光レンズを含むレンズ集合体の前記光ファイバーに近い方に配置される屈折率調整部、反射防止部、又はこれら両方を、更に備える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学素子。 Further comprising: a refractive index adjusting unit, an antireflection unit, or both of these arranged near the optical fiber of the lens assembly including the first condensing lens and the plurality of second condensing lenses;
The optical element according to any one of claims 1 to 4. コアと、前記コアの周囲に位置する第１クラッドと、前記第１クラッドの周囲に位置する第２クラッドとを有する光ファイバーを介して、信号光と給電光とを伝送する光伝送システムであって、
前記光ファイバーの出力端に対向する請求項１から請求項５のいずれか一項の光学素子を備える光伝送システム。 An optical transmission system for transmitting signal light and feeding light through an optical fiber having a core, a first clad positioned around the core, and a second clad positioned around the first clad, ,
6. An optical transmission system comprising the optical element according to any one of claims 1 to 5 facing the output end of said optical fiber. コアと、前記コアの周囲に位置する第１クラッドと、前記第１クラッドの周囲に位置する第２クラッドとを有する光ファイバーを介して、信号光と給電光とを伝送する光伝送システムであって、
前記光ファイバーにおける前記給電光の出射側である出力端に対向する光学素子を備え、
前記光学素子は、
コアと、前記コアの周囲に位置する第１クラッドと、前記第１クラッドの周囲に位置する第２クラッドとを有する光ファイバーにおける給電光の出射側である一端に対向して配置される光学素子であって、
前記コアに対応する位置に配置される第１集光レンズと、
前記第１集光レンズの周囲でかつ前記第１クラッドに対応する位置に配置される複数の第２集光レンズと、
を有する光伝送システム。 An optical transmission system for transmitting signal light and feeding light through an optical fiber having a core, a first clad positioned around the core, and a second clad positioned around the first clad, ,
An optical element facing the output end of the optical fiber, which is the output side of the feeding light ,
The optical element is
An optical element arranged to face one end of an optical fiber having a core, a first clad positioned around the core, and a second clad positioned around the first clad, which is the output side of the feeding light. There is
a first condenser lens arranged at a position corresponding to the core;
a plurality of second condenser lenses arranged around the first condenser lens and at positions corresponding to the first clad;
An optical transmission system having
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